第三章品质损失函数.pptx
{品质管理品质知识}质量损失函数
{品质管理品质知识}质量损失函数质量损失函数日本质量管理学家田口玄一（Taguchi）认为产品质量与质量损失密切相关，质量损失是指产品在整个生命周期的过程中，由于质量不满足规定的要求，对生产者、使用者和社会所造成的全部损失之和。
田口用货币单位来对产品质量进行度量，质量损失越大，产品质量越差；反之，质量损失越小，产品质量越好。
一、质量特性产品质量特性是产品满足用户要求的属性，包括产品性能、寿命、可靠性、安全性、经济性、可维修性和环境适应性等。
（与前描述是否一致）（一）质量特性分类田口先生为了阐述其原理，对质量特性在一般分类的基础上作了某些调整，分为计量特性和计数特性，如图1所示。
1、望目特性。
设目标值为m，质量特性y围绕目标值m波动，希望波动愈小愈好，则y就被称为望目特性，例如加工某一轴件图纸规定φ10±0.05(mm)，加工的轴件的实际直径尺寸y就是望目特性，其目标值m=10(mm)。
2、望小特性。
不取负值，希望质量特性y愈小愈好，波动愈小愈好，则y 被称为望小特性。
比如测量误差，合金所含的杂质、轴件的不圆度等就属于望小特性。
3、望大特性。
不取负值，希望质量特性y愈大愈好，波动愈小愈好，则y 被称为望大特性。
比如零件的强度、灯泡的寿命等均为望大特性。
（二）质量特性波动产品在贮存或使用过程中，随着时间的推移，发生材料老化变质、磨损等现象，引起产品功能的波动，我们称这种产品由于使用环境，时间因素，生产条件等影响，产品质量特性y偏离目标值m，产生波动。
引起产品质量特性波动的原因称为干扰源。
主要有以下三种类型：1、外干扰（外噪声）使用条件和环境条件（如温度，湿度，位置，输入电压，磁场，操作者等）的变化引起产品功能的波动，我们称这种使用条件和环境条件的变化为外干扰，也称为外噪声。
2、内干扰（内噪声）材料老化现象为内干扰，也称为内噪声。
3、随机干扰（产品间干扰）在生产制造过程中，由于机器、材料、加工方法、操作者、计测方法和环境（简称5MIE）等生产条件的微小变化，引起产品质量特性的波动，我们称这种在生产制造过程中出现的功能波动为产品间波动。
田口实验与质量损失函数
田口实验与质量损失函数由日本田口玄一(Genichi Taguchi)所提之品质工程的理念和方法，是将品质改善之重点由制程阶段向前提升到设计阶段，一般称其为离线之品质管制方法(off-line quality control)。
在哲理方面，田口提出品质损失(quality loss)之观念来衡量产品品质，一些不可掌握之杂音(noise)(例如环境因素)造成特性偏离目标值，并因而造成损失。
田口方法的重点在於降低这些杂音对产品品质的影响性，依据稳健性(robustness)之观念，打算可掌握因子的最佳设定，建立产品?制程之设计，以使产品品质不受到杂音因素之影响。
田口方法是日本田口玄一博士创立的，其核心内容被日本视为“国宝”。
日本和欧美等发达国家和地区，尽管拥有先进的设备和优质原材料，仍旧严把质量关，应用田口方法创造出了很多世界知名品牌。
田口方法是一种低成本、高效益的质量工程方法，它强调产品质量的提高不是通过检验，而是通过设计。
其基本思想是把产品的稳健性设计到产品和制造过程中，通过掌握源头质量来抵挡大量的下游生产或顾客使用中的噪声或不可控因素的干扰，这些因素包括环境湿度、材料老化、制造误差、零件间的波动等等。
田口方法不仅提倡充分利用廉价的元件来设计和制造出高品质的产品，而且使用先进的试验技术来降低设计试验费用，这也正是田口方法对传统思想的革命性转变．为企业增加效益指出了一个新方向。
田口方法的目的在于，使所设计的产品质量稳定、波动性小，使生产过程对各种噪声不敏感。
在产品设计过程中，利用质量、成本、效益的函数关系，在低成本的条件下开发出高质量的产品。
田口方法认为，产品开发的效益可用企业内部效益和社会损失来衡量．企业内部效益体现在功能相同条件下的低成本，社会效益则以产品进入消费领域后给人们带来的影响作为衡量指标。
假如，由于一个产品功能波动偏离了抱负目标，给社会带来了损失，我们就认为它的稳健性设计不好，而田口式的稳健性设计恰能在降低成本、削减产品波动上发挥作用。
最新质量损失函数
产品质量特性是产品满足用户要求的属性，包括产品性能、寿命、可靠性、安全性、经济性、 可维修性和环境适应性等。 （与前描述是否一致）
（一）质量特性分类 田口先生为了阐述其原理，对质量特性在一般分类的基础上作了某些调整，分为计量特性和 计数特性，如图 1 所示。
望目特性
质量特性
静态特性
计量特性
3、随机干扰（产品间干扰）
在生产制造过程中，由于机器、材料、加工方法、操作者、计测方法和环境（简称
5MIE）等
生产条件的微小变化，引起产品质量特性的波动，我们称这种在生产制造过程中出现的功能波动
为产品间波动。
以电视机电源电路为例，其输出特性的干扰分类及抗干扰性能如 1 表所示。
二、质量损失函数
干扰引起了产品功能的波动，有波动就会造成质量损失。如何度量由于功能波动所造成的损
3、望大特性。不取负值，希望质量特性 y 愈大愈好，波动愈小愈好，则 y 被称为望大特性。
比如零件的强度、灯泡的寿命等均为望大特性。
（二）质的推移，发生材料老化变质、磨损等现象，引起产品功
能的波动，我们称这种产品由于使用环境，时间因素，生产条件等影响，产品质量特性
失，田口先生提出了质量损失函数的概念，它把功能波动与经济损失联系起来。田口先生把产品
（或工艺项目）看作一个系统，这个系统的因素分为输入因素（可再分为可控因素
X 和不可控因
素 Z）和输出因素（即质量特性或响应） y，如图 2 所示。系统的设计目标值为 m。
干扰
外部干扰（温度、湿度、尘
特
性
埃、输入电压等环境条件波
量损失函数，给我们提供了很多重要信息，从图 3 的曲线可以看出。
第一，质量损失函数如连续的二次函数曲线所示，质量特性仅仅在规范（ T）以内并不一定表
品质不良原因分析教材页PPT课件
四.不良分析方法
2. 问题的分析:
2.1 表征原因的分析: A.为什么会产生不良(3Why)5M1E法测 B.不良的模拟验证确定表征真因(Define Why) B.为何不能发现而流出不良(Why)
2.2 系统真因的分析: A.为何系统未定义(Why) B.为何未发现系统有漏失(Why)
五.问题的改善
1.原因与对策的一致性原则
2.明确由谁何时做什么原则(WHO TO DO WHAT BY WHEN)
3.系统水平展开原则(WHO TO DO WHAT BY WHEN)
六. 问题的持续监控
1. 系统的规范定义及控制方法的执行(打三盲) 2. CLCA的结案执行原则系统的改善与持
续执行
七.不良分析执行的定义
内部失败成本
1.制程不良报废 2.制程不良重工工时(要定义多少钱/小时)
外部失败成本
• 外部报废成本 • 客户转稼成本 • 外出重工成本(重工工时/车费/住宿/辅材等) • 因客诉造成的其它费用 • 客诉造成的厂内报费成本
关于客退品责任单位规定
1.不可重工品归属为造成品质不良的权责单位 2.可重工但未提供重工流程者归属品保单位 3.可重工且有重工流程,但未安排重工归属生管 4.可重工且有流程但无订单者归属业务单位
3. 鉴定成本：评定产品是否满足规定的质量要求所需的费用。
4. 内部损失成本：产品交货前因不满足规定的质量要求而支 付的有关费用。
5. 外部损失成本：产品交货后因不满足规定的质量要求，导 致索赔、修理、更换或信誉损失等而支付的费用。
6. 外部质量保证成本：为提供用户要求的客观证据所支付的 费用。它包括特殊的和附加的质量保证措施、程序、数据、 证实试验和评定的费用。
质量损失函数
质量损失函数
质量损失函数是一个损失函数，用来衡量模型在预测过程中拥有的质量，它衡量的是模型的准确性。
质量损失函数由质量指标组成，这些指标可以是数据准确性、预测准确性、生产效率等。
质量损失函数的基本原理是：实际的预测结果与模型期望结果之间的差距，而这个差距应该尽可能的小，从而提升模型预测的效率和准确性。
用来计算质量损失函数的公式可以是任意函数，通常可以用均方差（MSE）来衡量质量损失。
MSE是一种平均偏差的可量化衡量，它表示模型输出值与真实值之间的差距。
另外，贝叶斯损失函数也可以用来衡量质量损失，它是一种按比例降低异常结果的方法，能够较好地衡量模型的质量。
在实际的机器学习和数据挖掘系统中，质量损失函数是一个重要的概念，它能够帮助模型追求更大的精度和准确性。
模型的优化过程需要连续更新质量损失函数，以获得更好的预测结果，这就决定了质量损失函数在机器学习和数据挖掘中的重要性。
质量损失函数讲
质量损失函数日本质量管理学家田口玄一（Taguchi）认为产品质量与质量损失密切相关，质量损失是指产品在整个生命周期的过程中，由于质量不满足规定的要求，对生产者、使用者和社会所造成的全部损失之和。
田口用货币单位来对产品质量进行度量，质量损失越大，产品质量越差；反之，质量损失越小，产品质量越好。
一、质量特性产品质量特性是产品满足用户要求的属性，包括产品性能、寿命、可靠性、安全性、经济性、可维修性和环境适应性等。
（与前描述是否一致）（一）质量特性分类田口先生为了阐述其原理，对质量特性在一般分类的基础上作了某些调整，分为计量特性和计数特性，如图1所示。
图1 质量特性的分类计数特性请查阅有关书籍，这里主要对计量特性进行描述。
1、望目特性。
设目标值为m，质量特性y围绕目标值m波动，希望波动愈小愈好，则y就被称为望目特性，例如加工某一轴件图纸规定φ10±0.05(mm)，加工的轴件的实际直径尺寸y就是望目特性，其目标值m=10(mm)。
2、望小特性。
不取负值，希望质量特性y愈小愈好，波动愈小愈好，则y 被称为望小特性。
比如测量误差，合金所含的杂质、轴件的不圆度等就属于望小特性。
3、望大特性。
不取负值，希望质量特性y愈大愈好，波动愈小愈好，则y被称为望大特性。
比如零件的强度、灯泡的寿命等均为望大特性。
（二）质量特性波动产品在贮存或使用过程中，随着时间的推移，发生材料老化变质、磨损等现象，引起产品功能的波动，我们称这种产品由于使用环境，时间因素，生产条件等影响，产品质量特性y偏离目标值m，产生波动。
引起产品质量特性波动的原因称为干扰源。
主要有以下三种类型：1、外干扰（外噪声）使用条件和环境条件（如温度，湿度，位置，输入电压，磁场，操作者等）的变化引起产品功能的波动，我们称这种使用条件和环境条件的变化为外干扰，也称为外噪声。
2、内干扰（内噪声）材料老化现象为内干扰，也称为内噪声。
3、随机干扰（产品间干扰）在生产制造过程中，由于机器、材料、加工方法、操作者、计测方法和环境（简称5MIE）等生产条件的微小变化，引起产品质量特性的波动，我们称这种在生产制造过程中出现的功能波动为产品间波动。
质量损失函数讲义(Document 9页)
质量损失函数日本质量管理学家田口玄一（Taguchi ）认为产品质量与质量损失密切相关，质量损失是指产品在整个生命周期的过程中，由于质量不满足规定的要求，对生产者、使用者和社会所造成的全部损失之和。
田口用货币单位来对产品质量进行度量，质量损失越大，产品质量越差；反之，质量损失越小，产品质量越好。
一、质量特性产品质量特性是产品满足用户要求的属性，包括产品性能、寿命、可靠性、安全性、经济性、可维修性和环境适应性等。
（与前描述是否一致）（一）质量特性分类田口先生为了阐述其原理，对质量特性在一般分类的基础上作了某些调整，分为计量特性和计数特性，如图1所示。
图1 质量特性的分类计数特性请查阅有关书籍，这里主要对计量特性进行描述。
1、望目特性。
设目标值为m ，质量特性y 围绕目标值m 波动，希望波动愈小愈好，则y 就被称为望目特性，例如加工某一轴件图纸规定φ10±0.05(mm)，加工的轴件的实际直径尺寸y 就是望目特性，其目标值m=10(mm)。
2、望小特性。
不取负值，希望质量特性y 愈小愈好，波动愈小愈好，则y 被称为望小特性。
比如测量误差，合金所含的杂质、轴件的不圆度等就属于望小特性。
3、望大特性。
不取负值，希望质量特性y 愈大愈好，波动愈小愈好，则y 被称为望大特性。
比如零件的强度、灯泡的寿命等均为望大特性。
（二）质量特性波动产品在贮存或使用过程中，随着时间的推移，发生材料老化变质、磨损等现象，引起产品功质量特性 静态特性动态特性计量特性计数特性望目特性望小特性 望大特性计件特性计点特性能的波动，我们称这种产品由于使用环境，时间因素，生产条件等影响，产品质量特性y偏离目标值m，产生波动。
引起产品质量特性波动的原因称为干扰源。
主要有以下三种类型：1、外干扰（外噪声）使用条件和环境条件（如温度，湿度，位置，输入电压，磁场，操作者等）的变化引起产品功能的波动，我们称这种使用条件和环境条件的变化为外干扰，也称为外噪声。
质量损失函数
望小特性
不取负值，希望质量特性y愈小愈好，波动愈小愈好，则y 被称为望小特性。比如测量误差，合金所含 的杂质、轴件的不圆度等就属于望小特性。
望大特性
不取负值，希望质量特性y愈大愈好，波动愈小愈好，则y被称为望大特性。比如零件的强度、灯 泡的寿命等均为望大特性。 衡量望大特性稳定性的信噪比公式： η= -101g*1/n*Σ1/y²（dB)
分类
设目标值为m，质量特性y围绕目标值m波动，希望波动愈小愈好，则y就被称为望目特性，例如 加工某一轴件图纸规定φ10±0.05(mm)，加工的轴件的实际直径尺寸y就是望目特性，其目标值 m=10(mm)。 望目特性的质量损失函数 根据功能界限Δ0和相应损失A0求k。产品输出特性 y目标值m，则当ly-ml≤Δ0时，产品可以正常发挥功 能；而当ly-ml＞Δ0时产品将丧失功能，且造成经 济损失A0得 A0=k·Δ0²或k=A0/Δ0² 根据容差Δ和相应损失A求k，当ly－ml＞Δ时，产 品不合格相应损失A得 A=kΔ²
品的出场容差。
解 ：已知∆0=20mg, A0=70元， A=10元，则： Ø=
A0 A
=
70 10
=2.646 和
∆= ∆0/Ø= 20mg/2.646=7.559mg
所以工厂验收的合格标准为y≤7.559mg
质量损失函数
定义
干扰引起了产品功能的波动，有波动就会造成质量损失。如 何度量由于功能波动所造成的损失，田口先生提出了质量损失函 数的概念，它把功能波动与经济损失联系起来。田口先生把产品
（或工艺项目）看作一个系统，这个系统的因素分为输入因素
（可再分为可控因素X和不可控因素Z）和输出因素（即质量特性 或响应）y。
质量损失函数： L(y)=（AοΔο²）/y² 若已知不合格损失A，即y=Δ时， L(y)=A 则A=AοΔο²*1/Δ² 所以 Δ=√（Aο/A)Δο=ΦΔο
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品质损失函数
品质特性：y 目 标 值：y0 品质损失L(y：) kL(y( yy0))2
当y=y0时 则L(y)＝0 没有品质损失
L( y) k( y y0)2
当y≠y0时 则L(y)≠0 |y-y0|越大，损失越大
k-质量损失系数
由产品的功能界
限Δ0和产品丧失 功能的损失A0决定 ，与产品的输出
y2
292.5 y2
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第三章 小结
（1）引入品质损失函数可以定量评价产品质量。不同品质特性可以采用不同 的品质损失函数对其品质进行评价，三种品质特性的平均品质损失为：
目标特性： 趋小特性：
L (Y )
k[ 1 n
n i 1
(Yi
m)2 ]
L (Y )
k(1 n
n
Yi2 )
i 1
趋大特性：
1n L (Y ) k (
1)
n i1 Yi 2
其中：Yi为n个测定值，k为品质损失系数。
2．品质是产品经过一段时间的使用后偏离原设计特性值的程度；而品种则是产 品满足用户适用性要求的程度，是产品的款式、种类。二者均影响产品的市场占 有率，因此，企业在开发新产品时既要考虑产品质量，又不可忽视产品的花色品 种。 3．成本是产品上市前的损失，品质是产品上市后的损失，成本与品质构成产品
趋小特性品质损失函数
趋小特性为y 质量损失为L(y) 在0附近近似表示(y) 用泰勒公式展开：
假定: 输出特性为y 目标值y0=0
第三章
趋小特性平均品质损失函数
σ2与L(y)的关系
第三章
趋小特性比例常数k的求解
第三章
1 根据功能界限Δ0和相应的损失A0求k 2
3
根据公差Δ和相应损失A求k
4
A
k2 , k
第三章
教学要点
第三章
品质：产品上市后带给社会的损失，但由于功能 本身所产生的损失除外 品种：产品的花色、款式
提供多品种高品质产品
效益↑
企业
市场占有率↑
第三章
可持续发展
产品品质优劣： 决定市场占有率 影响市场占有率的因素： （1）产品品质的好坏； （2）产品的价格、外观、种类 产品开发战略： （1）消费者对产品的需求 （2）企业对产品市场进行全面调研与 准确定位
假定: 输出特性为y 目标值y0=∞
第三章
趋大特性平均品质损失函数
σ2与L(y)的关系
第三章
趋大特性比例常数k的求解
第三章
1 根据功能界限Δ0和相应的损失A0求k
2
A0
k0
3
根据容差Δ和相应损失A求k
4
例4：在集成电路配线中，要考虑电
线间产生的摩擦大小。该制品在设计 寿命期间，当功能界限Δ0=1.5(gf)时 ，此时的损失A0为130元，求品质损 失函数。
A 2
例3：汽车排出的CO含量为趋小特性，在日 本全国0.4亿辆汽车排出的CO气体达到标 准排放浓度的1500倍时会使1.2亿人死亡 ，若汽车排出的CO气体标准浓度均值为 m0，当功能界限为1500m0，求相应的损 失A0及品质损失函数L(y)。
趋大特性品质损失函数
趋大特性为y 质量损失为L(y) 在∞附近近似表示(y) 用泰勒公式展开：
经济损失
品质损失函数：定量表达“经济损失”与“功能波动”函数
第三章
品质特性
品质特性（输出特性） 目标特性：存在目标值，希望品质特性围绕目标值波动，且波动越小越好。 趋小特性：不取负值，希望品质特性越小越好，且波动越小越好。 趋大特性：不取负值，希望品质特性越大越好，且波动越小越好。
第三章
消费者总损失 L( y) 消费者
第三章
目标特性平均品质损失函数
第三章
σ2与L(y)的关系 （σ2-方差）
平均品质损失函数
若有n件产品，yi（i=1，2，…，n）为 测定值，目标值为m，其平均品质损失函数
L (y)
k[ 1 n
n i 1
yi
m)2]
第三章
目标特性比例常数k的求解
产品品质特性值为功能界限时，产品将丧失功能 产品品质特性值为公差时，产品为不合格品
第三章
1 根据功能界限Δ0和相应的损失A0求k
2
A0
k20 , k
A0 20
3
根据公差Δ和相应损失A求k
4
A
k2 , k
A 2
例1：汽车车门的尺寸为 （见图纸），已知门与 框的偏差为3 mm ，当门与框不合适时损失为 ，如使车门不漏水的修理费为2000元，求比例 常数 。 k
例2：某零件若存在偏差时，无论是对安装工程 或对消费者来说都会带来麻烦，当该零件功能 界限为20m 不能安装时的损失为20元，当该 零件给消费者功能界限是150 m 时的损失为 175元，求比例常数 k 。
第三章 品质损失函数
离线品质工学及应用
品质
第三章
品质与品种
品质与成本
品质损失函数
教学目标
• 掌握品质、品种、成本、损失概念及品质与 损失关系；
• 了解不同特性的品质与损失之间的函数关系 的建立；
• 清楚品质特性偏离目标值，就会造成品质损 失，偏离越远，损失越大；
• 根据目标特性、趋小特性、趋大特性的损失 来对其品质作出定量评价。
特性y无关
第三章 功能界限：产品能够正常发挥其功能的临界值
目标特性品质损失函数
当y≠m时，即 造成经济损失，偏差 越大损失越大
假定: 输出特性为y 目标值y0=m
输出特性为y 品质损失为L(y) 在m附近近似表示(y) 用泰勒公式展开：
当y=m时，即 则损失为零
当y=m时， L(y)存在最小值， 则：
第三章
品质与品种
消费者
衬衣：何种颜色、带条纹、长袖、短袖 若蓝衬衫比白衬衫好卖，不能说蓝衬衫品质好，白衬衫品质差，仅因 品种不同而已
企业
衬衣：每人喜欢衬衫款式不同，可通过各商场销售情况决定生产什么种 类衬衣，产品开发战略非常重要 品质优劣，颜色、花色品种及流行款式
品种与品质关系
品种与流行趋势有关系，品质与经济有关系，二者决定市场占有 率
第三章
品质与成本
品质
衬衣：花费洗涤、熨烫、水费等费用 衬衣买后的费用
成本
衬衣：材料费、直接劳务费、设备折 旧费、失败费等， 衬衣买前的费用
二者关系
第三章
上市前损失 ＋ 上市后损失
成本
品质
品质损失函数
SN比
品质特性 偏离目标值
正交设计 离线品质工学
构造 品质
评价 品质
品质损失函数 功能波动
品质损失 函数
结束
小结：三种质量特性的损失函数 返回
例1：解：
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例2：解：
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例3：解：死亡一人的损失为（国民收入×寿命）
=200万日元×77.5
=1.55亿日元
每辆汽车的损失为
A0
1.55亿日元 / 人 1.2亿人 0.4亿辆
4.65亿日元 / 辆
返回
例4：解：
L( y)
A0 02 y2
130 1.52